O documento discute o processamento de dados e os principais conceitos relacionados, incluindo hardware, software, linguagens de programação e seus diferentes níveis. Explica como os dados são processados para gerar informações e como os programas controlam as operações dos circuitos eletrônicos.

1. Processamento de
Dados
Autor:
Tiago Jastrow da Silva
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2. Processamento de Dados
I. Introdução: Um dos principais problemas que encontramos hoje no mercado é a
classificação do micro de acordo com o processador que ele usa. Em nosso dia-a-dia
ouvimos as pessoas dizendo “tenho um Pentium III” ou “vou comprar um Celeron”
enquanto que Pentium III e Celeron são apenas os processadores da máquina e não a
máquina inteira. Saber o restante dos componentes do micro, como placa-mãe, memória,
disco rígido e placa de vídeo, é tão importante quanto saber o tipo de processador que a
máquina usa, já que o desempenho e a qualidade geral da máquina serão dados não pelo
processador, mas sim pelo conjunto de componentes da máquina.
II. Outro conceito equivocado é o de que clock é sinônimo de velocidade, enquanto
isso não é verdade. Um micro usando um processador de 1 GHz não necessariamente é
mais rápido do que um micro usando um processador 800 MHz, porque a comparação de
velocidade depende não só do processador que a máquina tem, mas também dos demais
componentes utilizados.
Para entendermos realmente como um computador funciona, devemos, antes de mais
nada, entender os circuitos eletrônicos usados no computador, ou melhor, como comunicam-se.
Como vimos anteriormente em sistemas de numeração, sabemos que o computador e
seus componentes são sistemas eletrônicos digitais, funcionando e comunicando-se através de
números binários. No sistema binário, ao contrário do sistema decimal, só há dois algarismos: “0”
e “1”. No entanto, há uma grande vantagem: qualquer valor diferente desses será completamente
desprezado pelo circuito eletrônico, gerando confiabilidade e funcionalidade. Como o sistema
binário representa o estado de um dedo recolhido na mão (0) ou esticado (1), por vezes o
chamamos de sistema digital. Cada algarismo binário (um “0” ou um “1”) é chamado de bit
(contração de binary digit).
Exemplo da confiabilidade e funcionalidade do sistema binário: suponhamos que iremos
gravar uma música em uma fita DAT (Digital Audio Tape, que é uma fita cassete que grava
informações de maneira digital e não analógica como as fitas cassetes convencionais) e vamos
supor que tivesse sofrido influência do meio. Logo estaria, como a fita de gravação analógica,
cheia de interferências em sua camada magnética, representada para nós sob forma de ruído.
Acontece que, há uma grande diferença: por Ter sido gravada sob forma de informações digitais,
a música está codificado sob forma de vários “0”s e “1”s. Logo, qualquer valor diferente dos dois
algarismos será simplesmente ignorado pelo gravador reprodutor. O ruído será desprezado, por
isso dizemos que sistemas digitais são mais confiáveis e mais “puros”.
III. Vamos entender o que é um Processamento de dados? É o tratamento dos dados por
meio de máquinas, com o fim de obter resultados da informação representada pelos dados
(diz-se apenas processamento). Ou conjunto de operações que transformam DADOS em
INFORMAÇÕES, sendo DADO um fato isolado e INFORMAÇÃO um conjunto de fatos
inteligentemente organizados.
IV. Ex.: o valor de um cheque sacado são DADOS, vários cheques são debitados e após
o processamento gera o extrato com todos os valores de cheques sacados e o saldo
como resultado desse processamento.
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3. V. Dados
VI. PROCESSAMENTO
VII. Resultado: INFORMAÇÃO
O que é um Computador: É basicamente uma máquina, eletrônica automática, que lê dados,
efetua cálculos e fornece resultados. Ou seja, máquina que recebe dados, compara valores,
armazena dados e move dados; portanto trabalha com dados e estes, bem colocado, tornam-se
uma informação.
VIII. Para controlar todas as operações dos circuitos integrados existem os
programas.
IX. O que é um programa? É um conjunto ordenado de instruções, estabelecendo o que
deve ser feito. São eles que mantém a máquina funcionando e permitem sua utilização de
forma fácil e eficiente. Dessa maneira surge o Processamento de Dados.
Hardware: Conjunto formado pelos circuitos eletrônicos e partes eletromecânicas de um
computador. É a parte física, visível do computador: impressora, modem, monitor,
teclado, os mais variados tipos de placas, etc.
X.
Software: É um conjunto de programas, rotinas e procedimentos envolvidos na
operação de um computador. São de qualquer tipo e em qualquer linguagem, que são
introduzidos na máquina para fazê-la trabalhar, passo a passo, e produzir algum
resultado. Podem ser desde um sistema operacional tal como o Windows, até um
utilitário ou aplicativo, ou mesmo um programa armazenado em um chip ROM.
XI.
XII. O hardware sozinho não funciona sem instruções (software) do que e quando
fazer.
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4. XIII. Para que as pessoas se entendam e possam comunicar-se entre si, é
necessário que ambas falem uma linguagem comum. O mesmo acontece na relação
homem-máquina.
XIV. Quando surgiram os primeiros computadores, no final dos anos 40, tornou-se
necessário programá-los. Isto era feito diretamente, determinando-se as instruções por
meio de chaves localizadas no painel de controle do computador.
XV. Entretanto, esse tipo de programação era demasiadamente improdutivo,
principalmente porque sempre que se fosse repetir o processamento, era necessário
gastar diversas horas para ajustar as chaves no painel do computador.
XVI. Sentiu-se a necessidade de desenvolver um modo alternativo e que fosse mais
simples para se obter os resultados esperados do computador
XVII. Assim, em vez de chaves, as instruções eram inseridas no computador
através de cartões ou fitas perfurados, que continham seqüências de números 0 e 1.
XVIII. Quando duas pessoas, que falam idiomas diferentes, precisam se comunicar,
existem duas saídas: ou uma delas aprende e procura se expressar no outro idioma, ou
ambas continuam falando suas línguas com o auxílio de um tradutor para intermediá-
las.
XIX. O mesmo ocorre quando uma pessoa utiliza o computador. Ou aprende a
expressar a linguagem de máquina, ou se expressa em linguagens semelhantes à
linguagem humana, que são chamadas linguagens de lato nível. Neste caso, fez-se
então necessário o uso de tradutores tipo os compiladores e interpretadores, como
forma de codificar uma linguagem entendida por nós seres humanos para uma
linguagem entendida pelas máquinas.
Compiladores: traduz todo o programa para a linguagem de máquina antes de sua
execução pelo computador.
Interpretador: traduz somente o trecho do programa que será executado em seguida,
normalmente uma linha. Após a execução da linha, ele traduz a próxima que será executada e
assim, sucessivamente, até o final do programa.
Programa-fonte Programa-objeto
em linguagem Compilador em linguagem de
de programação máquina
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5. XX.
Programa-fonte
em linguagem Execução de trechos do
XXI. Interpretador
de programação programa
XXII.
XXIII.
XXIV.
XXV. Níveis de Linguagens:
Para facilitar a classificação de todas as linguagens existentes, costuma-se dizer que uma
linguagem de computação encontra-se em um determinado nível em relação à linguagem
humana.
Desta forma. Dizemos que uma linguagem é de Baixo Nível quando a sua estrutura está
próxima à linguagem entendida pelo computador.
Por exemplo, como nos antigos computadores, quando utilizavam-se seqüências de
números 0 e 1 para representar os estados das chaves ligadas e desligadas. A linguagem
Assembler é o melhor exemplo de linguagens de Baixo Nível.
No outro extremo, encontramos as linguagens de Alto Nível, como o COBOL e o BASIC,
entre outros. Dizemos que uma linguagem é de Alto Nível quando sua estrutura assemelha-se à
linguagem humana, normalmente baseada em palavras do idioma inglês como COMPUTE
(calcular) ou PERFORM (executar).
Comparativamente, podemos estabelecer a seguinte relação entre os níveis de linguagens:
Quanto maior o nível de uma linguagem, mais simples é o
processo de aprendizado, programação e de manutenção de
programas já desenvolvidos.
Quanto menor o nível de uma linguagem, maior quantidade de
instruções é necessário para obtenção do resultado desejado. E
conseqüentemente, maior é a dificuldade para o desenvolvimento
de um programa.
As linguagens de Alto Nível destinam-se ao desenvolvimento de aplicações práticas, e
apresentam as seguintes características: compatibilidade entre computadores e transparência
(independência) do Sistema Operacional, facilidade na elaboração e manutenção de programas e
facilidade na contratação de mão-de-obra.
As linguagens de Baixo Nível orientam-se para o desenvolvimento de aplicações
específicas, tais como Sistemas Operacionais, Compiladores, Utilitários, Gerenciadores de Banco
de Dados, etc.
Como essas linguagens trabalham ao nível da máquina, o programador consegue
desempenhos superiores tanto em velocidade de processamento quanto em memória utilizada.
Em contrapartida, programas escritos em linguagem de Baixo Nível apresentam maior
complexidade de elaboração e manutenção, além de poucos profissionais conhecedores dessas
linguagens no mercado.
Existe, ainda, um nível de classificação das linguagens, chamado Nível Intermediário. Este
nível possui a eficiência de uma linguagem de Baixo Nível que está próxima à da máquina, e, ao
mesmo tempo, mantém as características de facilidade de programação das linguagens de Alto
Nível. Um exemplo seria a linguagem C.
Na classificação de um modo geral a linguagem de Nível Intermediário foi absorvido pela
linguagem de Alto Nível.
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6. As formas de linguagem em uso são:
Linguagem Linguagem Linguagem Linguagem não
Máquina Assembly Alto Nível procedimentais (4ª geração)
Linguagem de Máquina = representação simbólica de zeros e uns (0 ou 1).
Linguagem Assembly = representação simbólica de instrução da CPU.
Linguagem de Alto Nível = permite programa ser independente da máquina (necessitam
de interpretadores e compiladores).
Tradicionais = COBOL e FORTRAN
Modernas = PASCAL, C e ADA
Orientada a Objetos = C ++, OBJECT, PASCAL, DELPHI, etc...
Especializadas = APL, LISP, OPS5, PROLOG ( para aplicações específicas )
Máquina, Assembly, Alto Nível = 3 primeiras gerações
ou linguagens procedimentais (específica a ação)
4ªgeração ou Não-Procedimental = aplicação banco de dados
(específica o resultado desejado)
XXVI. À medida que o uso dos computadores eletrônicos foi se tornando cada vez
mais disseminado, novas atividades passaram a ser realizadas por esses equipamentos.
Tornou-se absolutamente comum o uso do computador para processamento da Folha de
Pagamento ou da Contabilidade de uma empresa, ou ainda, a realização de complexos
cálculos de Engenharia ou Balística.
Esta diversificação no uso dos computadores levou ao desenvolvimento de linguagens
específicas para a utilização em determinados ramos de atividade. Isto explica o motivo pelo qual,
hoje, existe um número tão elevado de linguagens de programação disponíveis na área de
processamento de dados.
A seguir, uma síntese das principais características, evolução, campos de aplicação e
perspectivas futuras de algumas das linguagens de programação mais utilizadas atualmente.
Lembramos que, existem outras inúmeras linguagens tão importantes quanto as que virão a
seguir, mas que por motivos de objetivo da matéria, espaço e tempo não serão mencionadas
como por exemplos PASCAL, o BASIC, etc.
Assembler: Primeira linguagem, nascido junto com o computador, mantém sua utilidade
até nos dias de hoje.
De difícil entendimento e compreensão, por não estarmos acostumado com notação
binária. Seqüências de números 0 e 1 não significam absolutamente nada para nós.
Escrever um programa binário se torna cansativo.
A simples troca de um número 0 por um número 1, ou vice-versa, pode trazer
conseqüências imprevisíveis, isso é suficiente para que o computador compreenda
outra instrução totalmente diferente da que se desejava inicialmente.
A possibilidade do programador cometer erros é muito grande.
Para cada família de computadores temos um conjunto de instruções diferentes para
realizar a mesma tarefa. Isto tornou-se um empecilho para a popularização da
linguagem.
No entanto, vale lembrar que ASSEMBLER é a linguagem mais indicada para
programação de determinados programas, principalmente quando se necessita de boa velocidade
de execução e de programas compactos. Por este motivo, é a linguagem mais adequada para o
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7. desenvolvimento de Sistemas Operacionais, Compiladores, Utilitários , Gerenciadores de Banco
de Dados, etc.
LISP: É uma abreviação de LISt Processor, ou Processador de Listas. Primeira linguagem
em Inteligência Artificial. Criada em 1960, até hoje é uma das linguagens mais utilizadas nas
pesquisas com inteligência artificial.
Em Lisp, um programa nada mais é do que uma coleção de funções, que concorrem para
a realização de um objetivo comum. A sintaxe da Lisp é realmente estranha e aborrece um grande
número de programadores iniciantes. Uma simples expressão do tipo
A + 1 * B – 2 / C torna-se uma confusão de parênteses quando traduzida para LISP, como
por exemplo:
(+A(-(*1B)(/2C) ))
Passado o choque inicial, um programador de nível médio logo assimila a sintaxe tão
peculiar da linguagem Lisp.
Então por que utilizar Lisp em pesquisas com inteligência artificial? Porque o ponto forte de
sua eficiência é a manipulação de símbolos (que nada mais são do que elementos das listas).
Os pesquisadores de I.A. estão cercados desse tipo de manipulação porque o
pensamento humano (que é o alvo do trabalho da inteligência artificial) envolve muito mais
manipulação de simbologias do que de números.
PROLOG: É a lógica do conhecimento. É uma linguagem de programação especialmente
voltada para a manipulação do conhecimento. Prolog deixa o julgamento para o programador,
ficando responsável pelo raciocínio. Um programa em Prolog consiste numa série de fatos sobre
determinado assunto, com base nos quais o sistema tentará responder às perguntas que lhe
faremos.
Cada declaração em Prolog apresenta um fato. Não importa a ordem em que informamos
os fatos. Isto significa que podemos aumentar a potência de um programa pela simples adição de
novas declarações.
Essas características fazem com que o Prolog seja uma das linguagens mais fortes,
candidatas à padronização de sistemas especialistas, cuja base estrutura-se sobre a declaração
de uma seqüência de conhecimentos.
COBOL: É a primeira em aplicações comerciais. Criada em 1959, é, sem dúvida, a
linguagem mais utilizada no mundo inteiro em aplicações comerciais. Seus criadores estavam
interessados em uma linguagem de alto nível para uso comercial, que fosse próxima do inglês
coloquial e que pudesse produzir aplicações independentes das diferenças entre equipamentos.
Cobol vem de uma abreviação de COmmon Business-Oriented Language (linguagem
comum orientada para Negócios).
As estimativas variam muito, mas há indícios que 65% dos programas usados nos
departamentos de processamentos de dados de média a grandes empresas utilizam o Cobol.
Possui a capacidade de gerenciar grandes volumes de dados. Sendo basicamente uma
linguagem de processamento por registros, o Cobol é adequado para armazenar, recuperar,
organizar e imprimir informações.
C: Foi criada em 1972, como parte de um conjunto de ferramentas desenvolvidas para o
Sistema Operacional UNIX. O sistema Unix e a linguagem C estão intimamente ligados.
Inicialmente, o engenheiro Ken Thompson, considerado um dos pais do Unix, escreveu o
sistema utilizando a linguagem Assembler disponível em um computador específico (PDP-7).
Visando fornecer portabilidade ao Unix, isto é, procurando fazer um sistema operacional que
pudesse ser utilizado por qualquer outro computador, Thompson desenvolveu uma linguagem
transportável. Essa linguagem foi, então, modificada e aperfeiçoada por Dennis Ritchie, que
desenvolveu a linguagem C.
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8. Um programa C é de grande portabilidade, possibilitando escrever um único código e
utilizá-lo em qualquer máquina. Algumas de suas principais características foram descritas acima
quando descrevemos os níveis de linguagens.
Com o aumento da popularidade da linguagem C, muitos programadores começaram a
usar a linguagem para programar todo tipo de tarefa, por causa da portabilidade e eficiência.
Atualmente, existem compiladores C para quase todos os computadores, o que torna o trabalho
de transporte de programas, entre equipamentos diferentes, bastante simples e rápido.
JAVA: Afinidade com a Internet. Java possui uma forte relação com a popularização da
Internet, sendo projetada e desenvolvida pela Sun Microsystems, que objetivava criar uma
linguagem de programação que pudesse operar em redes computacionais heterogêneas (redes
de computadores formadas por mais de um tipo (modelo) de computador) e que fosse
independente da plataforma de execução. Suas características são:
Elimina a complexidade de linguagens como “C”, proporcionando maior
facilidade de aprendizado.
Possui grande similaridade na sintaxe de “C”ou “C++”.
A filosofia de programação orientada a objetos permite a criação de software
modulares, tornando o desenvolvimento e manutenção de programas mais
eficiente.
Um sistema em Java torna-se responsável pelo gerenciamento de memória do
computador. Java é uma linguagem robusta.
Oferece recursos que evitam a codificação de vírus com essa linguagem. Java é
seguro.
Possui portabilidade.
O Java possui o mérito de ser uma linguagem que não depende de uma
plataforma computacional específica.
É uma linguagem que pode executar diferentes linha de códigos ao mesmo
tempo (Multithread).
Java é uma linguagem nova e por ser recente, ainda não se desenvolveu todo o seu
potencial. Há poucos programadores Java no mercado, embora isto seja realmente apenas uma
questão de tempo.
XXVII. Tipos de Software:
Software básico: É o conjunto de programas que supervisionam e auxiliam a execução dos
diversos softwares aplicativos. O software básico é. em geral, formado pelos seguintes
programas principais:
• Sistema Operacional - é responsável pela interface (interação) entre hardware e o usuário,
o hardware e outros softwares aplicativos , como está representado na figura abaixo.
(exemplos: WINDOWS 95 e 98, UNIX, DOS, OS2, etc)
• Compiladores e Interpretadores: que traduzem ou interpretam os programas escritos em
diferentes linguagens.
O software básico é fornecido pelo próprio fabricante do computador e, em geral, está escrito
em linguagem de máquina.
Software aplicativo: É o programa específico escrito para executar alguma operação (ou resolver
um problema) de interesse do usuário. Em geral é escrito em Linguagem de Alto Nível pelo próprio
usuário.
Área de atuação dos softwares aplicativos: administração de pessoal, automação
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9. bancária, automação comercial, faturamento, produção, serviços públicos, cobranças,
compras, imobiliárias, controle numérico, crediário, contábil, etc.
OBSERVAÇÃO: Tanto o software aplicativo como o básico, trabalham em linguagem de
máquina, isto é, em código binário, que é a única codificação aceita pelo hardware ou arquitetura
do computador.
O usuário, em geral, não manipula diretamente valores ou códigos binários. Os programas
do software básico encarregam-se de efetuar a tradução dos códigos e a conversão dos valores.
Histórico e Evolução do Computador
Ábaco
A primeira calculadora que se tem notícias é o ábaco, de origem chinesa, do século V a.C.
(antes de Cristo) capaz de efetuar operações algébricas elementares.
Calculadoras mecânicas
Anteriormente à década de 40 já existiam calculadoras mecânicas, dentre elas, pode-se destacar: a
calculadora de Charles Babbage.
Primeira geração - ENIAC
Foi na década de 40 que surgiram as primeiras válvulas eletrônicas, o exército americano
necessitava de um equipamento para efetuar cálculos de balística, foi quando se iniciaram os
estudos neste sentido. Cada válvula era capaz de representar um bit de informação (somente aceita
dois estados, ligada ou desligada). Os bytes eram compostos por oito válvulas.
Como não se tinha muita confiança nos resultados, devido à constante queima de válvulas, cada
cálculo era efetuado por três circuitos diferentes e os resultados comparados, se dois deles
coincidissem, aquele era considerado o resultado certo.
Os computadores eram verdadeiros monstros eletrônicos que ocupavam muito espaço e consumiam
muita energia.
O ENIAC (Eletronic Numerical Integrator and Computer), construído em 1948 tinha 19.000
válvulas e consumia cerca de 200 quilowatts, um absurdo para a época.
Segunda Geração
Foi em 1947 que surgiu o primeiro transistor.
Características: revolucionou a eletrônica, os circuitos passaram a consumir muitíssimo menos
energia , a ocupar menos espaço, isto a um custo bem satisfatório.
Os transistores eram e são muito mais confiáveis que as válvulas.
São feitos de cristal de silício, o elemento mais abundante na Terra.
Em 1954 a Texas Instruments iniciou a produção comercial de transistores.
Da mesma forma os transistores, nos circuitos digitais foram utilizados para representar os dois
estados: ligado/desligado, ou seja, zero/um.
Nos anos 60 e 70 devido ao emprego do transistor nos circuitos, se deu a explosão, o boom do uso
de computadores. Ocupavam menos espaço e tinham um custo satisfatório.
Curiosidade: Em 1968 chegou o primeiro computador da UNICAMP, um IBM 1130, com
16KB de memória e um disco de 1 MB, foi um acontecimento, ele
trabalhava com cartões perfurados. Rodava programas em ASSEMBLER,
Fortran, e PL1.
Terceira geração
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10. Nos anos 60, iniciou-se o encapsulamento de mais de um transistor num mesmo receptáculo, surgiu
assim o Circuito Integrado - CI, os primeiros contavam com cerca de 8 a 10 transistores por capsula
( chip ).
Quarta geração
Em novembro de 1971, a Intel introduziu o primeiro microprocessador comercial, o
4004, inventado por três engenheiros de Intel. Primitivo aos padrões de hoje, ele continha
somente 2.300 transistores e executava cerca de 60.000 cálculos por segundo.
Quinta geração
Pentium P55C ou MMX
A evolução das aplicações de multimídia, envolvendo gráficos, imagens e sons
tornou uma necessidade a implementação de instruções que facilitassem sua execução. A Intel
adicionou ao Pentium, 57 novas instruções voltadas para este tipo de processamento, são as
chamadas instruções MMX, ou seja, Multimedia Extentions. São várias instruções comuns,
executadas por hardware e propiciam um bom ganho em velocidade de
processamento. Há uma melhoria de performance da ordem de 10% nos processamentos ditos
normais, não envolvendo as funções MMX.
XXVIII.
XXIX. Componentes do Hardware
XXX. Veremos quais são as principais partes de um micro e como se
relacionam entre si. O computador e seus componentes são sistemas eletrônicos
digitais, funcionando e comunicando-se através de números binários.
XXXI. Na natureza, todo tipo de informação pode assumir qualquer valor
compreendido em um intervalo de - ∞ a + ∞. Conseguimos distinguir um som mais
alto do que o outro, ou perceber quanto um ambiente está mais claro do que o
outro. Todo esse tipo de informação é conhecida como informação analógica. A
construção de circuitos eletrônicos teoricamente deveria seguir os mesmo moldes
da natureza. No entanto, na hora da construção de circuitos eletrônicos para o
processamento das informações, a utilização de informações analógicas tornou-se
um grande problema. Se um dispositivo enviar um determinado valor e, durante o
percurso, houver um problema qualquer ( interferências eletromagnéticas ), tal
informação chagará alterada. O grande problema, no entanto, estará no fato de que
o dispositivo receptor não terá meios de verificar se a informação era verdadeira ou
não. Nenhum dispositivo eletrônico conseguiria funcionar corretamente e não seria
confiável.
XXXII. Como já vimos, os dispositivos eletrônicos para o processamento de
informações trabalham com um sistema numérico chamado sistema binário. No
sistema binário só há dois algarismos: “0” e “1”.
XXXIII. Logo, o computador é constituído por vários componentes
específicos, circuitos integrados, miniaturizados, usualmente chamados chips,
onde as trocas de informações são realizadas na forma de BITs.
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11. Bit - Toda a troca de informação entre os componentes internos de um computador é feita
na forma de Dígitos Binários ou seja BIT (Binary Digit), o qual varia somente entre os
seguintes estados:
• Ligado => 1
• Desligado => 0
Não importa o tipo de processamento que esteja sendo realizado, seja caracter
alfabético ou aritmética decimal, o computador estará sempre utilizando-se de dígitos
binários.
O Bit pode ser agrupado formando unidades maiores, sendo uma das mais
utilizadas o BYTE, que é o agrupamento de 8 Bits, podendo representar ao computador
um caractere.
Por este motivo, pode-se dizer que na maioria das vezes o termo Byte confunde-se
com o termo caractere.
Transmissão de Dados
A informação pode ser transmitida por um sinal elétrico de forma analógica ou
digital.
Analógica: os sinais elétricos variam continuamente entre todos os valores
permitidos pelo meio de transmissão. Exemplo: telefone comum.
Digital: os sinais elétricos correspondente à informação podem assumir
somente valores predefinidos.
Como estamos tratando de circuitos digitais, iremos considerar somente a
transmissão digital.
Quando falamos que um determinado dispositivo digital (origem) trabalha a um
determinado número de bits, significa que o canal de comunicação desse dispositivo
transmite e recebe essa quantidade de bits por vez, só podendo comunicar-se com
dispositivos (destino) que manipulem a mesma quantidade de bits.
A comunicação desses dois dispositivos, por sua vez, podem serem feitas de duas
maneira: transmissão paralela ou transmissão em série ( ou serial ).
Ou seja, os dados digitais podem ser transmitidos a um determinado destino, via
um meio de transmissão nos modos serial ou paralelo.
Transmissão Paralela
Todos os bits que o dispositivo transmissor é capaz de manipular são transmitidos
simultaneamente ao receptor.
Alguns processadores transmitem 64 bits por vez; dessa forma, o caminho entre o
processador e a memória RAM é um caminho de 64 bits ( esse caminho entre o
processador e a memória RAM é chamado barramento local ).
Todos os componentes internos do micro utilizam esse método de comunicação. O
que pode variar é a quantidade de bits que são transmitidos por vez e a velocidade com
que a transmissão é feita, isto é, com que freqüência os dados são enviados do
transmissor ao receptor
CLOCK
XXXIV. A transmissão de dados entre o receptor e o transmissor é controlada
por um sinal de controle chamado clock. Esse sinal é usado para sincronizar o
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12. transmissor com o receptor, isto é, para informar ao receptor que um dado está
sendo transmitido.
XXXV. Na figura 1.1 mostra a transmissão de quatro dados entre o
processador e a memória RAM. Repare que os dados são transmitidos na subida do
pulso de clock ( processadores como o Athlon e o Pentium 4 juntamente com as
memórias RAM do tipo DDR-SDRAM e Rambus permitem que mais de um dado
seja transmitido por pulso de clock ).
XXXVI. O clock a que nos referimos é o sinal de clock usado na transmissão
dos dados e não o clock que as pessoas se referem quando estão falando de um
computador ou processador ( processador com clock de 800 MHz ). Toda
transmissão paralela utiliza um sistema de clock. Esses sistemas de clock,
entretanto, são independentes, isto é, o sistema de clock usado na transmissão de
dados entre o processador e a memória RAM não é o mesmo usado na transmissão
de dados entre o disco rígido e a placa-mãe, por exemplo.
Clock
D63 D63
D62 D62
Intel D61 D61
. . . . . .
. . . . . .
Processador . . . . . .
pentium III Memória RAM
D4 D4
D3 D3
Processador D2 D2
D1 D1
D0 D0
Dados 1 Dados 2 Dados 3 Dados 4
XXXVII. A velocidade da transmissão paralela depende da freqüência do
clock, isto é, da quantidade de pulsos que ele faz por segundo, que é medida em
uma unidade chamada Hertz (HZ). Como em cada pulso de clock um dado pode ser
transmitido, aumentando-se a freqüência do clock aumentamos a velocidade com
que os dados são transmitidos.
XXXVIII. Além do clock, a velocidade de transmissão paralela depende
também da quantidade de bits que são transmitidos por vez. Uma transmissão onde
sejam transferidos 64 bits por vez será mais rápida do que uma transmissão onde
sejam transferidos 32 bits por vez, caso seja usada uma mesma freqüência de
clock.
Assim como a velocidade de clock, a arquitetura interna de um microprocessador
tem influência na sua performance. Dessa forma, 2 CPU´s com a mesma velocidade de
clock não necessariamente trabalham igualmente. Enquanto um processador Intel 80286
requer 20 ciclos para multiplicar 2 números, um Intel 80486 (ou superior) pode fazer o
mesmo cálculo em um simples ciclo. Por essa razão, estes novos processadores
poderiam ser 20 vezes mais rápido que os antigos mesmo se a velocidade de clock fosse
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13. a mesma. Além disso, alguns microprocessadores são superescalar, o que significa que
eles podem executar mais de uma instrução por ciclo.
XXXIX.
XL.
XLI. Interferência Eletromagnética e Atenuação
XLII. A transmissão paralela é a que oferece maior velocidade. Porém,
quando uma corrente elétrica passa por um fio, é criado um campo eletromagnético
ao redor. Se o campo eletromagnético do fio for muito forte, será gerado um ruído
no fio ao lado, corrompendo a informação que estiver sendo transmitida.
XLIII. Quanto maior a freqüência do clock, maior este problema. Esse é um
dos motivos porque os processadores usam uma freqüência de operação externa
muito menor (processador - memória Ram) do que a sua freqüência de operação
interna.
XLIV. Há ainda o problema de atenuação, isto é, o sinal transmitido vai
ficando fraco à medida em que trafega no fio. Por isso quanto menor for o cabo,
melhor.
XLV. Esse é o motivo porque a transmissão paralela não é quase usada no
exterior do micro, sendo mais usada em seu interior.
Transmissão em Série
A grande diferença entre transmissão paralela e transmissão em série é a
velocidade: uma transmissão paralela de 64 bits será 64 vezes mais rápida do que uma
em série, caso usem o mesmo clock !
Por usar apenas um único fio para transmitir suas informações, a transmissão em
série sofre bem menos com os problemas de ruído e atenuação, fazendo com que o
método de transmissão preferido para dispositivos localizados fora do micro, como
teclados, mouses, etc.
Na transmissão serial cada bit que compõe um caractere é enviado para um
equipamento receptor que deve perceber qual é o início da transmissão, a velocidade
com que os bits são transmitidos para posteriormente, montar os caracteres
correspondentes. Esta é uma questão de sincronização entre envio e recepção de bits.
Os principais modos de transmissão, no que diz respeito à sincronização entre o
equipamento transmissor e receptor, são: transmissão síncrona e transmissão
assíncrona.
Transmissão em Série Síncrona: usa um fio para a transmissão do sinal de clock,
que é usado pelo receptor para saber onde começa e onde termina cada dado que está
sendo transmitido.
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14. Clock
Dados 0 1 1 0 1 0 1 0 1
Transmissor Exemplo de transmissão em série síncrona Receptor
Vantagens:
Maior segurança quando há erros, pois no final do bloco é enviada configuração de
verificação de validade;
Transmissão mais eficiente, pois a proporção entre informação e controle é maior;
Não é tão sensível a distorções, portanto pode-se operar em velocidades mais
elevadas.
Desvantagens:
Na ocorrência de erro, todo bloco é perdido e precisa ser retransmitido integralmente.
Transmissão em Série Assíncrona: o mesmo canal onde os dados são
transmitido é usado para a transmissão dos sinais de sincronismo entre o receptor e o
transmissor. São transmitidos dois sinais de sincronismo, chamados start bit e stop bit,
indicando, respectivamente o início e o fim da transmissão de um grupo de bits.
Start 0 1 1 0 1 0 1 0 Stop
Bit Bit
Transmissor Receptor
Exemplo de transmissão em série assíncrona
Vantagens:
Os caracteres podem ser transmitidos em espaços de tempos aleatórios;
Os caracteres são facilmente gerados por dispositivos eletromecânicos;
Caractere transmitido é completo, pois encerra toda a informação;
Custo do equipamento envolvido é baixo.
Desvantagens:
A sincronização depende do indicativo de início que pode não ser reconhecido devido a
distorções;
Informação é mais suscetível a erros;
Alta proporção do que é transmitido são indicadores de controle e não de informação.
A transmissão seria a forma como os componentes do Hardware se relacionam.
Os principais componentes são:
Memória;
Unidade Central de Processamento – UCP;
Unidade de Entrada e Saída – E/S.
14

15. Dispositivo
Memória UCP E/S
fluxo de dados
fluxo de controle
XLVI. Memória: Tem por função armazenar internamente toda informação que é
manipulada pela máquina: os programas e os dados.
A memória pode ser classificada quanto sua velocidade de acesso (tempo de
acesso) - capacidade de armazenamento - custo – volatilidade.
Em função destas características, pode-se estabelecer uma hierarquia de tipos de
memórias que consiste em:
• registradores;
• memória cache;
• memória principal;
• memória secundária.
Registradores
São dispositivos de alta velocidade, localizados fisicamente na unidade central de
processamento, para armazenamento temporário de dados. O número de registradores
varia em função da arquitetura de cada processador. Existem registradores de uso
específico (com propósitos especiais) e de uso geral.
Os de uso específico são:
Contador de instruções: responsável por armazenar o endereço da próxima instrução
que a unidade central de processamento deverá executar. Toda vez que uma instrução já
está sendo processada o endereço da próxima instrução a ser processada é armazenada
no contador de instruções.
Apontador de pilha: responsável por armazenar o endereço de memória do topo da
pilha. Pilha é uma estrutura de dados onde o sistema mantém informações sobre tarefas
que estavam sendo processadas, mas que por algum motivo tiveram que ser
interrompidas.
Registrador de estado: responsável por armazenar informações sobre a execução do
programa (status do programa). A cada instrução executada, o registrador de estado é
alterado conforme o resultado gerado pela instrução.
Principais características:
- construídos com material e tecnologia que lhes proporcionam o mais rápido tempo de
transferência de bits.
- Permitem o armazenamento de uma quantidade pequena de bits.
- Localizam-se na unidade central de processamento e servem para armazenamento
bastante temporário de dados, endereços ou mesmo instruções.
15

16. - Necessitam de energia elétrica de alimentação e, portanto, se a fonte de energia
desaparece, também os bits neles armazenados se “apagam”
Memória Cache
O processador consegue ser bem mais rápido do que a memória RAM, assim,
a transferência de instruções e dados da memória principal para CPU pode ser
demorada, devido a diferença de velocidade entre os dois componentes. Embora
esse problema não importasse muito na época dos primeiros PCs, começou a ser
um inconveniente e tanto a partir do processador 386.
Visto que a CPU perde tempo aguardando o término da transferência, a
solução adotada na maioria das vezes era fazer com que o processador esperasse
o tempo necessário para que a lenta memória RAM ficasse pronta para receber
novos dados. Essa técnica - chamada wait states - diminui o desempenho do micro,
pois o processador passará boa parte do tempo ocioso, esperando a memória RAM
ficar pronta para receber ou entregar dados.
Uma outra solução mais inteligente é a utilização de uma pequena quantidade
de memória RAM de alto desempenho, chamada memória estática, como
intermediária na leitura e escrita dos dados na memória RAM.
Surge a memória cache para otimizar o uso da memória principal. Com isso,
o micro ganha desempenho, pois o processador é capaz de trocar dados com a
memória estática em sua velocidade máxima.
Um circuito chamado Controlador de Cache ( embutido no chipset da placa-mãe )
copia os dados que acredita que o processador precisará, da memória RAM para o cache
de memória. Assim, em vez de ter de buscar os dados na memória RAM, que é um
caminho lento, pois usa wait states, o processador lê a cópia dos dados localizada no
cache de memória, que é um caminho bem mais rápido.
A técnica do cache de memória foi introduzida nos PCs a partir do processador 386
DX. Esse primeiro cache interno é também conhecido como cache de nível 1, ou
simplesmente cache L1.
O processo de funcionamento da memória cache consiste em:
1. A CPU, ao requisitar uma instrução ou dado (durante a execução de um programa), procura,
inicialmente, esta instrução ou dado na memória cache. Caso o valor desejado esteja armazenado
na cache, será transferido com a velocidade compatível com a CPU (e esta não fica ociosa
esperando).
2. Se a instrução ou dado não estiver armazenada na cache, deverá, então, ser transferida da
memória principal
3. Tendo em vista a propriedade já mencionada, espera-se que a maior parte das requisições da
CPU seja atendida pela memória cache e, com isso, se atinge o desempenho desejado.
Quanto maior a capacidade de armazenamento da cache mais se ganha em rapidez e
desempenho na execução de programas .
Memória Principal
Responsável pelo armazenamento do(s) programa(s) que está(ão) sendo
executado(s) pela UCP em um certo instante, bem como do(s) dado(s) referenciado(s)
pelo(s) programa(s) em execução.
16

17. A UCP é construída de modo a ser capaz de localizar e transferir (acessar) bits da
memória principal (se não existir a memória cache).
Para que um programa possa ser executado pela UCP, é necessário que ele seja
previamente armazenado na memória principal.
Em um computador quando usamos o termo “memória”, normalmente estamos nos
referindo a sua memória RAM. Se um programa que o usuário pretenda executar não
estiver na memória RAM, então ele deve ser transferido de um sistema de memória
secundário, como disco rígidos, unidades de CD-ROM e disquetes para a memória RAM.
A RAM (Random Access Memory) é um tipo de circuito eletrônico de memória que
permite a leitura e a escrita de dados em seu interior. Só que ela é uma memória volátil,
isto é, cortando-se sua alimentação elétrica, apagamos os dados que estavam nela
armazenados. Para isto teremos trabalhando em conjunto a memória ROM.
A ROM (Read Only Memory) é um circuito eletrônico de memória onde os seus
dados não podem ser modificados, isto é, seu conteúdo é sempre o mesmo. Em
compensação, o conteúdo dessa memória não é perdido quando cortamos a sua fonte de
alimentação.
Quando ligamos o micro, o processador não sabe o que fazer; ele precisa ser
programado. O programa necessário para dar partida no micro é gravado em uma
memória ROM, que está localizado na placa-mãe do computador. Assim, quando ligamos
o micro, o processador lê e executa o programa que está localizado na memória ROM do
computador.
Um programa (software), quando armazenado em ROM, recebe o nome de
firmware. Dentro na memória ROM do micro, há basicamente três programas (firmware),
são eles:
BIOS (Basic Input/Output Sytem, Sistema básico de Entrada/Saída);
POST (Power On Self Test, Autoteste ao Ligar);
Setup (configuração).
Veremos com mais detalhes na próxima apostila, quando estudarmos as
tecnologias para a construção de circuitos de memória ROM e RAM.
Memória Secundária
Como a memória principal serve para armazenar obrigatoriamente um programa a
ser executado e, tendo uma capacidade naturalmente limitada, acarreta um problema
para a guarda e recuperação de informações. O problema reside principalmente na
limitação de capacidade da memória principal.
Para resolver esse problema, desenvolveu-se outra forma de armazenamento, de
maior capacidade, menor custo e total permanência para as informações.
Entre os elementos que podem constituir a memória secundária, também
conhecida como memória de massa, os mais conhecidos são: fitas magnéticas, discos,
disquetes e cds.
17

18. XLVII. Unidade Central de Processamento – UCP (Central Processing Unit – CPU) :
XLVIII. Tem por finalidade o controle de todas as funções do sistema (incluindo os
demais componentes), bem como a execução efetiva das operações matemáticas e
lógicas sobre os dados. É o processador (responsável pela atividade-fim do
sistema) e o controlador dos demais componentes.
XLIX.
Unidade de Entrada e Saída – E/S: Também conhecido como dispositivos de I/O
(input/output). Na entrada é realizada a conversão das informações a serem introduzidas
pelo computador, da forma inteligível ao ser humano para forma binária, própria da
máquina. E na saída são apresentados os resultados do processamento ao operador
pelos dispositivos de saída, havendo conversão no sentido inverso - binária para a forma
visual.
Exemplos de equipamentos de E/S:
- leitora de cartão: entrada
- impressora: saída
- terminal de vídeo: saída
- teclado: entrada
- disquete: entrada/saída
- etc
Outros componentes do computador:
Placa-Mãe e seus Componentes
A Placa Mãe (Mother Board) é uma grande placa que fica dentro do gabinete que
abriga em si várias outras placas e os principais componentes internos do computador.
Na placa-mãe é que o processador, memória RAM, placa de vídeo e todos os demais
componentes do micro são conectados.
O que pouca gente sabe é que a placa-mãe influência diretamente no desempenho
do micro.
O principal componente da placa-mãe é o chipset, o conjunto de circuitos de apoio
presentes na placa-mãe. O chipset é que definirá as principais características da placa-
mãe, como o tipo de memória RAM que a placa aceita, além de influenciar no
desempenho do micro.
A placa-mãe determina quais os componentes poderão ser usados no micro (e
conseqüentemente as possibilidades de upgrade) e influencia diretamente na
performance geral do equipamento.
Cada processador precisa de uma placa mãe desenvolvida especialmente para ele,
pois, devido a diferenças de arquitetura, os processadores possuem "necessidades"
diferentes. Cada processador possui um número diferente de contatos ou terminais, opera
usando uma voltagem diferente e precisa de um conjunto de circuitos de apoio
desenvolvidos especialmente para ele. O próprio encaixe do processador muda de família
para família. Você jamais poderá instalar um Athlon numa placa mãe para Pentium III, por
exemplo.
Mesmo placas-mãe com características iguais ( por exemplo, com o mesmo chipset
) podem apresentar desempenhos diferentes. Aliás, até mesmo duas placas-mãe
absolutamente iguais podem apresentar pequenas variações em seu desempenho.
18

19. Assim como os demais componentes do micro, placas-mãe também tem marca. As mais
conhecidas são Abit, Asus, Soyo, Fic, PCChip, MSI, Gigabyte, A-trend, Chaintech, etc.
Entretanto, muitos chamam a placa-mãe pela marca do chipset. Exemplo: placa-mãe com
chipset da SIS chama-se “placa-mãe SIS”. É importante lembrar que dentre os fabricantes
de chipset existentes, somente a Intel fabrica placas-mãe e atualmente a VIA também
está começando a fabricar placas-mãe.
Principais funções:
Acomodar o Microprocessador
Acomodar as Memórias
Acomodar as Placas de Expansão
Conexão de Dispositivos de Armazenamento
Conexão de Dispositivos de Entrada/Saída e etc.
Placas AT e ATX
Existem alguns formatos de placas-mãe no mercado, porém o que vamos estudar serão os
formatos AT e ATX.
O formato tradicional das placas-mãe chama-se AT e foi introduzido nos primeiros PCs.
Inicialmente as placas AT possuíam 30cm de largura por 33,75 de comprimento. Com a
diminuição do tamanho dos circuitos necessários para se construir placas-mãe, os fabricantes
passaram a usar um formato AT reduzido em suas dimensões, chamado Mini-AT.
Porém, as placas AT, apresentavam problemas tais como:
A posição do processador dificultava a inserção de placas nos slots;
Pouco cuidado com o gerenciamento térmico;
A fonte de alimentação não trazia tensões de 3,3V;
Os soquetes para os módulos de memória ficavam “espremidos” ao lado da
fonte de alimentação, dificultando a instalação dos módulos de memória;
Não obedecia completamente à padronização de gerenciamento de consumo
elétrico avançado;
etc.
AT - Advanced Tecnology, como era chamado o 286 lançado pela IBM em 84 (na época fazia
sentido) Hoje é mais usado para se referir a gabinetes que não usam fonte ATX.
A Intel liderou a indústria de placas-mãe na adoção de dois novos padrões de placas-mãe:
ATX, para substituir o AT, e LPX, para substituir o NLX.
As placas ATX possui as seguintes características:
A posição do processador não dificulta a inserção de placas nos slots;
Nenhuma placa dificulta a troca do processador no caso de um upgrade;
Os soquetes para módulos de memória estão em uma posição que facilita a
inserção ou remoção de módulos de memória;
O novo layout melhora a circulação de ar e a dissipação térmica;
Uma nova fonte de alimentação com tensão de 3,3 V e a função de
desligamento por software foram incluídas;
Em geral, as placas-mãe ATX utilizam o barramento USB (que veremos,
quando estudarmos as portas de comunicação);
Etc.
ATX – O padrão de design para as placas e gabinetes modernos, prevê medidas definidas para
as placas mães, gabinetes e modificações na fonte de alimentação. Atualmente, quase todos os
gabinetes e fontes vendidos são ATX. Uma placa mãe não pode ser instalada em um gabinete AT
antigo.
Lembrando que cada formato de placa-mãe necessita de um gabinete apropriado para
aquele formato.
19

20. Componentes Básicos da Placa-Mãe
Slot – Através dos slots é capaz de instalar placas periféricas.
Os slots são os conectores das placas.
Baterias – As informações de configuração do micro são armazenadas em uma pequena
memória, chamada memória de configuração.
Como esta é uma memória RAM ( pois permitem que os dados sejam lidos e escritos ),
assim como a RAM do micro, normalmente chamamos de memória CMOS ( Complementary
Metal Oxide Semicondutor, Semicondutor de Óxido Metálico Complementar ), que é sua
tecnologia de construção, para diferenciarmos da memória RAM do micro.
Como é uma memória RAM, seus dados são apagados quando o micro é desligado. Para
que isso não ocorra, há uma pequena bateria na placa-mãe que alimenta a memória de
configuração, fazendo com que esta não se perca. A bateria é responsável também por manter
alimentado o circuito de relógio de tempo real, que indica a data e hora, quando o micro é
desligado.
A função da bateria é manter as configurações do SETUP quando o computador está
desligado. Existem vários modelos de bateria com diversos tipos de materiais utilizados.
A bateria pode ser construída com as seguintes tecnologias:
Níquel-cádmio;
Lítio;
NVRAM
Níquel-cádmio
É recarregável. Se o estado de sua carga estiver abaixo do especificado, é
automaticamente recarregada.
Com tempo pode perder sua carga. Por esse motivo, os micros com esse tipo de bateria
deve ser ligados pelo menos uma vez por mês.
É comum haver problemas de vazamento por causa do calor. O ácido da bateria pode
corroer a placa-mãe.
Lítio
Não é recarregável; dura, em média, dois anos. Não vaza. É do mesmo tipo utilizado por
relógios de pulso.
NVRAM
É um pacote que contém uma bateria de lítio com vida útil de dez anos e o circuito de
relógio de tempo real. Pode ser trocada facilmente, em geral, é presa à placa-mãe através de um
soquete especial. No caso da bateria de lítio, ela presa por uma presilha superior.
BIOS
Bios significa "Basic Input Output System", ou "sistema básico de entrada e saída". A
primeira camada de software do sistema, responsável por “dar a partida” no micro. O BIOS fica
armazenado em um chip na placa mãe.
Um computador é composto de hardware e software. O hardware é toda a parte física do
micro: placa mãe, processador, memórias, disco rígido, etc. Enquanto que o software é a parte
lógica que coordena o seu funcionamento. O Bios é justamente a primeira camada de software do
sistema, que fica gravada em um pequeno chip na placa mãe, e tem a função de "dar a partida",
reconhecendo os dispositivos instalados no micro e realizando o boot. Mesmo depois do
carregamento do sistema operacional, o Bios continua provendo muitas informações e executando
tarefas indispensáveis para o funcionamento do sistema.
SETUP
20

21. Cada Micro apresenta características particulares, como, por exemplo, o tipo de memória
que está instalado e a quantidade de periféricos “extras”. Por esse motivo, é necessário informar
ao chipset, ao processador e ao sistema operacional qual a configuração do micro. Isso inclui
desde o tipo de unidade de disquete instalada até mesmo a quantidade de wait states que será
utilizada.
Essa configuração é feita através de um programa chamada Setup.
A velocidade de operação das memórias, o modo de funcionamento dos discos rígidos, e
em muitos casos até mesmo a velocidade do processador, são configurados através do Setup.
Resumindo:
BIOS: Ensina ao processador como lidar com o micro e seus circuitos básicos, como vídeo em
modo texto e o acesso à unidade de disquete, entre outras coisas.
Setup: Programa de configuração.
CMOS significa "Complementary Metal Oxide Semicondutor". Uma pequena área de memória
volátil, alimentado por uma bateria, usado para gravar as configurações do Setup da placa mãe.
A função do CMOS é armazenar os dados do setup para que estes não sejam perdidos
quando desligamos a máquina.
O CMOS é volátil, ou seja: seus valores são perdidos quando ele deixa de ser carregado
eletricamente. Justamente por isso, é usada na placa mãe uma pequena bateria que se destina
alimentar o CMOS. Claro que esta bateria não dura para sempre, como vimos anteriormente, de
modo que periodicamente, dependendo do tipo de bateria que estaremos usando, (a cada 2 ou 3
anos) temos que troca-la por uma nova
Quando estudarmos dispositivos de memória, iremos novamente tratar da Bios e do Setup.
Chipset - Conjunto de circuitos integrados de apoio embutido na placa-mãe. É o principal
componente da placa-mãe, formado geralmente por dois chips, contém os controladores de
acesso à memória, controladores do barramento IDE, AGP e ISA, e vários outros componentes
essenciais.
Todas as características da placa-mãe são definidas de acordo com o chipset, o tipo de
equipamento que a placa-mãe suporta e a compatibilidade entre os periféricos. Alguns chipsets
atuais trazem também vídeo e até mesmo memória cache (como num projeto da micron)
embutidos.
Apesar de existir uma infinidade de fabricantes de placas-mãe no mercado, há somente
alguns poucos fabricantes de chipsets. Os mais conhecidos são Intel, VIA, SiS ( Silicon Integrated
System ).
O desempenho de uma placa-mãe está intimamente relacionado ao chipset utilizado.
Em geral ( não é regra ) as placas-mãe têm dois circuitos: Ponte Norte e outro chamado Ponte
Sul.
Na Ponte Norte está: Controlador de sistema, é um circuito mais importante do chipset e o
desempenho da placa está ligado a ele. Integrado ao controlador de sistemas estão o controlador
de memória, barramento local PCI, barramento local AGP e, no caso do uso dos chipsets mais
antigos, controlador de memória cache L2. Atualmente, a Ponte Norte precisa de ser dotada de
um dissipador de calor. Em alguns casos, possui uma pequena ventoinha.
Na Ponte Sul está: Controlador de periféricos, esse circuito tem uma importante função de
fazer o interfaceamento com os periféricos básicos integrados à placa-mãe. No controlador de
periféricos possui integrados o controlador de interrupções, relógio de tempo real, o controlador de
DMA ( entrada/saída sem a utilização do processador ) e a memória de configuração. Na ponte
sultambém estão o controlador de teclado, controlador de unidades de disquetes, portas seriais e
paralelas, etc.
21

22. Os chipsets mais antigos possuem ainda um circuito chamado de Buffer de Dados. Esse
circuito serve para controlar a transferência de dados entre a memória RAM e o processador.
Chipsets: modelos e recursos
Depois do processador principal, o componente mais “inteligente” do micro, que executa o
maior número de funções é o chipset. Ele comanda toda a comunicação entre o processador e os
demais componentes, assim como entre os próprios componentes, como a placa de vídeo e o HD,
através dos canais de DMA, por exemplo. O chipset é o principal componente da placa-mãe,
existem diferentes tipos de chipsets, tanto os que já são história, quanto os que estão em uso
atualmente.
Nos primeiros PCs, os circuitos controladores da placa mãe, ficavam espalhados em
diversos pontos da placa. Alguém teve então idéia de juntar todos estes circuitos em alguns
poucos chips. Isto traz diversas vantagens. A primeira, é logicamente o preço, pois ao produzir
uma quantidade menor de componentes, os custos caem bastante. Mas, a principal vantagem, é
que como os componentes estão próximos, é possível que a placa mãe suporte trabalhar a
freqüências mais altas, pois o sinal elétrico demorará muito menos tempo para ir de um
componente ao outro.
Distâncias menores também ajudam a atenuar outros problemas, como interferências e
facilitar o trabalho dos projetistas.
Depois do processador, os maiores chips que você vai encontrar na placa mãe são
justamente o chipset
Os recursos que serão suportados pelo PC, assim como a compatibilidade ou não com
novas tecnologias, são determinados pelo chipset.
Assim, apesar de termos um processador que suporta o uso de até 4 Gigabytes de
memória, ficamos limitados à quantidade suportada pelo chipset. Praticamente todos os recursos
suportados pelo micro, incluindo o suporte a recursos, processadores e tipos de memória RAM
que poderão ser utilizados, compatibilidade com periféricos, etc. são determinados pelo chipset.
Especialistas declaram que o chipset é o componente mais importante do micro, mais importante
inclusive que o próprio processador.
Os principais componentes dos chipsets atuais são:
Controlador de sistema: É o circuito mais importante do chipset. Dentro do controlador
de sistema, temos o controlador de memória RAM, que define o máximo de memória do micro e a
tecnologia suportada, o controlador de memória cache, que define o limite de memória RAM a ser
acessada usando a memória cache e nas placas modernas com o barramento AGP, o mesmo é
ligado diretamente ao controlador de sistemas.
O controlador de memória do chipset também define os tipos de memória RAM que o
micro pode acessar – ou seja, não adianta instalar um tipo de memória em um micro cujo chipset
não reconheça esse tipo de memória.
Há chipsets mais rápidos do que os outros, pois conseguem acessar a memória RAM mais
rapidamente, utilizando menos pulsos de clock.
Controlador de Periféricos: Várias funções da placa-mãe estão sob responsabilidades
deste controlador. Podemos citar: os barramentos, o controlador de IRQ, o controlador de DMA* e
algumas placas-mãe o controlador de teclados*. Os periféricos integrados à placa-mãe possuem
controlador próprio, porém estão ligados ao barramento.
*DMA: Direct Memory Access. Forma de controle de entradas e Saídas, sem a utilização
constante do Microprocessador. Exemplo: Placa de vídeo e o HD
*Controlador do Teclado: Controla a comunicação com o teclado. Este é mais um dos
componentes que antigamente formavam chips separados, mas que atualmente são embutidos no
chipset.
Buffer de Dados: Este circuito controla a transferência de dados entre a memória RAM e
o microprocessador. Nos chipsets modernos, este controle é realizado pelo controlador de
sistemas.
22

23. Entre as diversas características do chipset, é sua função definir :
O máximo de memória RAM que o chipset é capaz de acessar.
O máximo de memória cache que o chipset é capaz de acessar, no caso de chipset para
placas-mãe com cache L2 externo.
O máximo de memória RAM que o chipset é capaz de acessar utilizando a memória
cache, no caso de chipset para placas-mãe com cache L2 externo.
Tipos de tecnologia de memória RAM que o chipset é capaz de acessar.
Tipos de memória cache que o chipset é capaz de reconhecer, no caso de chipset para
placas-mãe com cache L2 externo.
Freqüência de operação máxima do chipset.
Capacidade ou não de multiprocessamento.
Tipos de barramentos que o chipset é capaz de acessar.
Outras características de entrada/saída ( I/O ), como os padrões de disco rígido.
Tudo isso significa que quem define as capacidades de uma placa-mãe é o chipset. Se
quisermos saber o quanto de memória uma placa-mãe suporta, os tipos de memória que uma
placa-mãe aceita, em qual modo o barramento AGP trabalha ou quais novas tecnologias de disco
rígido a placa-mãe aceita, basta ler as especificações técnicas do chipset.
Em programas de identificação de placa-mãe, tais como o Ctbios ou o Hwinfo
( disponíveis na internet ), basta saber o chipset da placa-mãe e consultar nos sites do fabricantes
qual as tecnologias suportadas por aquele determinado chipset.
L. Na Placa Mãe de um computador que estarão os Slots, que servem para agregar
outras placas que também fazem parte do funcionamento interno do computador.
Outras placas e seus funcionamentos
Placa de Vídeo – A Placa de Vídeo é responsável por transmitir os sinais e convertê-los em
imagem para que possa ser visualizada no Monitor de vídeo. Sua função então é fornecer ao
Monitor a imagem.
23

24. Placa de Som – A Placa de som, que geralmente faz parte de um Kit Multimídia ( Kit Multimídia é
um pacote que contém: Drive de CD, Caixas de som e a Placa de som ), possibilita a execução de
som no computador. É responsável pela saída e Entrada de Som no computador. Tudo o que é
ligado a som, passa por esta placa.
Placa de Rede – Quando você ver algum computador ligado a outro em uma empresa, saiba que
isto é uma rede. As redes são várias máquinas interligadas para que todas elas tenham,
geralmente, o mesmo conteúdo. Muito utilizado em grandes empresas esse recurso de rede; e
somente através desta placa, isto é possível. Ela tem a finalidade de interligar um computador a
outro, e assim sucessivamente.
Placa de Fax-Modem - O fax modem é uma placa que permite ao usuário comunicar-se com o
mundo através da INTERNET. O princípio de funcionamento da placa de fax é que ele faz com
que o computador possa “conversar” com outro computador através da linha telefônica. É um
dispositivo que conecta os computadores às linhas telefônicas. São imprescindíveis para o acesso
a serviços de informação on-line. A palavra modem é formada dos termos Modular/Demodulador.
Barramentos
Como vimos anteriormente, são nos slots que agregamos as mais diversas placas com
suas respectivas funções. Dentro dos slots estão os barramentos, que são as vias de
comunicação, ou seja, por onde os sinais elétricos irão transitar.
Então poderíamos dizer que um barramento é uma via de comunicação. E em um micro,
iremos encontrar vários tipos barramentos.
A diferença principal entre os tipos de barramentos existentes será constatada na
velocidade de transmissão e na quantidade de bits que poderá transitar em um barramento.
O principal barramento do micro é o barramento local, a via de comunicação que conecta o
processador aos circuitos primordiais da placa-mãe.
O barramento local é o mais rápido, pois os circuitos se comunicarão com o processador
em seu desempenho máximo. Entretanto, o barramento local não é padronizado: cada
processador deverá utilizar o seu próprio modelo, de acordo com suas características. Por esse
motivo que cada processador necessita de um modelo de placa-mãe diferente.
Para que uma simples placa de vídeo ou um disco rígido possam ser utilizados em
qualquer micro, independentemente do processador instalado ( modelo de barramento local
empregado ), utilizamos diversos modelos de barramentos de expansão. Dentre eles, o ISA, EISA,
VLB, PCI, AGP, etc. Todos os modelos de barramentos são disponibilizados na placa-mãe do
micro, através de conectores, chamados SLOTS.
O maior problema em relação aos barramentos de expansão é a velocidade. Embora a
maioria dos periféricos utilizados no micro seja lenta, há basicamente três classes de periféricos
bastante prejudicadas pela baixa velocidade: vídeo, discos rígidos e placas de rede.
Os padrões de barramentos que iremos estudar será o ISA, MCA, EISA, VLBus, PCI e
AGP.
Padrão ISA
Historicamente, o primeiro barramento de expansão a aparecer. Os dados são transmitidos
em 8 ou 16 bits dependendo do tipo de placa adaptadora que está sendo utilizada.
Suas origens remontam o PC XT e atualmente é uma limitação dos mais recentes
programas, especialmente em multimídia, servidores de rede, etc. Necessidade do
desenvolvimento de novos projetos de barramento. Porém, este padrão ainda é viável para a
conexão de placas de áudio, modems e outros dispositivos que não demandam grandes pré-
requisitos de desempenho.
Padrão MCA
24

25. O MCA, desenvolvido pela IBM e de pouca aceitação no mercado, apenas aceita placas do
mesmo padrão. O MCA serve apenas como referência histórica, já que era um tipo de barramento
de uma arquitetura proprietária, nenhum outro fabricante poderia utilizá-la.
Padrão EISA
O slot EISA é muito parecido com o slot ISA, pois ambos têm o mesmo tamanho. No EISA,
as linhas adicionais de dados, controles e endereços, que não existiam no ISA, foram colocados
entre os contatos convencionais, fazendo com que o slot EISA fosse compatível tanto com
interfaces ISA quanto EISA. Os slots são de 32 bits.
O padrão EISA é uma modificação do ISA, podemos também conectar placas padrão ISA
pois a filosofia do EISA é justamente manter a compatibilidade e preservar investimentos em
placas já feitos.
O EISA não se tornou tão popular, pois ainda apresentava problemas quando
desejávamos utilizar para interfaces que exigiam alto desempenho.
Possui características como:
barramento de dados de 32 bits.
freqüência de operação de baixa.
barramento de endereços de 32 bits.
Padrão VLBUS (VESA Local Bus)
A VESA (Vídeo Electronic Standards Association, Associação de Padrões Eletrônicos de
Vídeo ) é formada pelos fabricantes de placas de vídeo, a fim de definir padronizações.
Essa associação era a maior interessada em que um padrão de barramento de expansão
de alto desempenho fosse logo definido, pois era o cúmulo que um micro com alto poder de
processamento, com um processador 486, ainda apresentasse no vídeo imagens na mesma
velocidade de um processador 286.
Como nenhum fabricante havia decidido definir esse padrão, a própria associação resolveu
projetar o seu próprio modelo de barramento.
O projeto teve aceitação imediata no mercado. Outros motivos também contribuíram para o
sucesso do padrão: era uma arquitetura aberta e manteve total compatibilidade com o barramento
ISA.
É uma extensão física do barramento ISA capaz de executar transferência de dados de 32
bits, podendo ainda aceitar placas adaptadoras de 8 ou 16 bits ISA.
Possui características como:
barramento de dados igual ao do processador.
freqüência de operação igual à freqüência do barramento local (comunicação entre o
processador e os circuitos da placa-mãe).
barramento de endereços de 32 bits.
Desenvolvido principalmente para os processadores 486, o micro somente poderá ter no
máximo 3 placas Local Bus em seu microcomputador.
O problema do VLBus era a sua dependência em relação ao processador, caso uma nova
geração de processadores fossem lançados (novo padrão de barramento local), o barramento
VLBus não estaria pronto para acompanhá-los.
Padrão PCI (Peripheral Component Interconnect)
A Intel resolveu criar o seu próprio padrão de barramento de periféricos, o PCI. Este
simplesmente “matou“ os barramentos EISA e VLB. O barramento ISA continua sendo utilizado
para manter compatibilidade com periféricos antigos e que sejam lentos, como a placa de som e a
placa de modem.
Desenvolvido inicialmente pela Intel, os slots podem ser de 32 bits e/ou 64 bits e só
aceitam placas desenvolvidas para esse padrão, abolindo totalmente a dependência de slot ISA.
25

26. Permite as melhores taxas de transferência estando presente principalmente nos micros com
chips Pentium.
Ao contrário do VLBus, o barramento PCI não é conectado diretamente ao barramento
local do micro. O PCI não se prende a nenhum tipo de processador específico.
O que existe é uma interligação do barramento local com o PCI. Utiliza-se uma ponte
(bridge) entre o barramento local e PCI. Uma ponte é um circuito capaz de converter o formato de
dados (sinais) usados em um tipo de barramento para outro.
Padrão AGP (Accelerated Graphics Port)
A taxa de transferência típica do barramento PCI, não é alta o suficiente para as aplicações
modernas, em especial animações 3D e videoconferência. O barramento AGP apareceu como
uma grande salvação para o desempenho de placas de vídeo 3D, prejudicadas pela a
aparentemente baixa taxa de transferência do barramento PCI.
Para aumentar a velocidade do vídeo, a Intel liderou a indústria na criação de um novo
barramento, o AGP, que permite que a placa de vídeo use a memória RAM do micro como uma
extensão de sua memória de vídeo.
Toda placa de vídeo tem uma memória, chamada memória de vídeo. Essa memória tem o
conteúdo do que deve ser apresentado na tela. Para que o processador faça um desenho na tela,
ele precisa escrever na memória de vídeo o que deseja que seja apresentado.
O padrão AGP tem como vantagem o acesso direto do processador a memória RAM,
teoricamente há um aumento do desempenho para a manipulação dos dados.
Assim, o processador em vez de armazenar informações na memória de vídeo da placa de
vídeo, armazena as informações na memória RAM do micro.
Com o uso da memória RAM como uma extensão de sua memória de vídeo, se estivermos
utilizando uma placa de vídeo em um barramento AGP iremos ter o dobro do desempenho em
comparação com o barramento PCI.
Overclock
O Overclock é a técnica de se configurar qualquer tipo de componente eletrônico a
trabalhar em um clock acima do especificado.
Permite aumentar a freqüência do processador fazendo com que ele funcione mais
rapidamente.
Overclock é considerado uma técnica proibida por todos os fabricantes de componentes.
Pois tecnicamente, o overclock diminui a vida útil dos componentes envolvidos e pode inclusive
levar à queima de componentes. O overclock do processador aumenta o desempenho do micro
entre 5% e 20%, dependendo do grau de overclock conseguido. Como não é um percentual
elevado em termos de ganho e os riscos são elevados, o overclock não é aconselhável.
Através dele, podemos fazer com que um Celeron A de 300 mhz trabalhe a 450 mhz, ou
que um Pentium MMX de 200 mhz trabalhe a 249 mhz por exemplo. Isto é possível se os
processadores “desconhecerem’ sua própria velocidade de operação, acatando as informações
fornecidas pela placa mãe.
Problemas gerados pelo Overclock
Quando você faz Overclock, obriga o processador a trabalhar a uma velocidade maior do
que ele foi projetado, o efeito colateral disso é um maior aquecimento do processador, que poderá
ocasionar a sua queima.
Overclock é uma questão de sorte, depende de cada processador individualmente. Mesmo
se termos dois processadores fabricados em um mesmo lote podem ter “reações” diferentes em
relação ao overclock (um pode suportar e o outro, não). O Overclock pode tanto funcionar quanto
não funcionar, somente testando que se saberá. É um risco.
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